分子振動共鳴による光音響イメージングの高コントラスト化

使用分子振动共振的高对比度光声成像

基本信息

批准号：
22K19937
负责人：
山岡禎久
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19937/
关键词：
光音響顕微鏡フェムト秒パルスレーザー光音響イメージング

项目摘要

現在，組織や細胞を可視化する方法の一つとして，蛍光イメージングが頻繁に利用されている．蛍光分子の励起波長と蛍光波長の適切な選択により，高いコントラストで観察したい分子を可視化することができる．しかしながら，光は生体によって散乱されるため，生体深部組織やスフェロイドのような立体構造を持つ細胞の集合体の内部観察は困難である．その問題を解決するために，近年光音響イメージングに注目が集まっているが，得られる光音響画像のコントラストは，任意の分子を対象とした場合，十分であるとは言い難い．本研究では，光音響イメージングにおいても，励起波長選択だけでなく，光音響波の周波数選択も加えた分子抽出法を提案し，蛍光イメージングと同等の分子コントラストまで光音響イメージングのコントラストを向上させることが目的である．本年度はフェムト秒光パルスによる光音響波の発生に関する評価を行った．一般的に光音響イメージングの励起光には，ナノ秒光パルスが用いられる．今回の使用予定のフェムト秒光パルスのパルスエネルギーはナノ秒光パルスよりも数桁低いため，解析に十分な光音響波を得るためには，光音響信号の平均化を行う，あるいは，励起光を変調することにより光音響信号の検出感度を向上させる必要がある．本年度，変調フェムト秒光パルス列により発生する光音響波を検出し，基本的な励起光強度依存性，励起波長依存性などの評価を行い，フェムト秒光パルスにより光音響波発生を確認した．来年度から，パルスピッカーによりパルスを間引き，平均化を行うことにより光音響信号の検出感度を向上させ，周波数選択も加えた分子抽出法を開発していく予定である．

目前，荧光成像经常被用作组织和细胞可视化的方法。通过适当选择荧光分子的激发和荧光波长，可以以高对比度可视化感兴趣的分子。然而，由于光被生物体散射，因此很难观察具有球体等三维结构的深层生物组织或细胞聚集体的内部。为了解决这个问题，光声成像近年来引起了人们的关注，但是当针对任意分子时，所得光声图像的对比度不足。在本研究中，我们提出了一种不仅包括激发波长选择还包括光声成像光声波频率选择的分子提取方法，旨在将光声成像的对比度提高到与荧光成像相同的分子对比度。今年，我们评估了飞秒光脉冲产生光声波的情况。通常，纳秒光脉冲用作光声成像的激发光。本次我们计划使用的飞秒光脉冲的脉冲能量比纳秒光脉冲低几个数量级，因此为了获得足够的光声波进行分析，需要对光声信号进行平均或者使用激发光需要通过调制光声信号来提高光声信号的检测灵敏度今年，我们检测了调制飞秒光脉冲串产生的光声波，评估了基本的激发光强度依赖性、激发波长依赖性等，并证实了飞秒光脉冲产生光声波。从明年开始，我们计划通过使用脉冲选择器细化和平均脉冲来提高光声信号的检测灵敏度，并开发一种还包括频率选择的分子提取方法。